SE535726C2

SE535726C2 - Turboreglersystem för tvåtaktsmotor

Info

Publication number: SE535726C2
Application number: SE0801059A
Authority: SE
Inventors: Matts Tikka; Marcus Furtenback
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2008-05-12
Publication date: 2012-11-27
Also published as: SE0801059L

Abstract

Uppfinningen avser en tvåtaktsmotor 1 med turbo där wastegaten är ansluten till inloppet påen tvåtaktsexpansionskammare 2 av längd L och med en största tvärsnittsarea A.Tvåtaktsexpansionskammaren är ansluten till turbons turbininlopp. Den har en wastegate 10med dumprör 11 som är anordnad att kunna avleda gas till ett avgasrör 6, där wastegaten 10är ansluten till tvåtaktsexpansionskammaren 2 så att den fungerar väl med tvåtaktsmotorer. Uppfinningen avser därtill en sådan tvåtaktsmotor 1 med turbo där wastegaten 10 styrs avendera gastrycket på tvåtaktsmotorns utlopp 15 eller av gastrycket i tryckboxen 8 följd av enandra tidsperiod då wastegaten styrs av gastrycket på tvåtaktsmotorns utlopp 15. O-SAMSammandrag Uppfinningen avser en motor 1 med turbo, där motorn är ansluten till inloppet på enexpansionskammare 2 av längd L och med en största tvärsnittsarea A.Expansionskammaren är ansluten till turbons inlopp. Den har en wastegate 10 med ettdumprör 11 som är anordnad att kunna avleda gas till ett avgasrör 6, där wastegaten 10 äransluten till expansionskammaren 2 så att den fungerar väl med tvåtaktsmotorer. Uppfinningen avser därtill en sådan motor 1 med turbo där wastegaten 10 styrs av enderagastrycket på motorns utlopp 15 eller av gastrycket i tryckboxen 8 och företrädesvis styrsden under en första tidsperiod av gastrycket i tryckboxen 8 följd av en andra tidsperiod dåwastegaten styrs av gastrycket på motorns utlopp 15.

Description

535 726 Känd teknik Fig. 1 visar en motor med turboaggregat enligt känd teknik som referens för jämförelse med en motor med turboaggregat enligt uppfinningen. En motor 1, i uppﬁnningen en tvátaktsmotor men för vilken motor som helst, avger förbränd gas genom ett utlopp anslutet till en expanderkammare2. Expanderkammaren 2 avslutas med ett smalare parti, en så kallad stinger 3 där expansionskammarens och stingerns form och storlek bestämmer, delvis genom resonanseffekter, det tryck som byggs upp. Utloppet från stingerröret 3 är anslutet till turbon 4 och del av avgaserna avges från expansionskammaren via wastegaten 13 till avgasröret 6 genom wastegate rören 11 och 12. Huruvida wastegaten släpper igenom gas eller ej styrs av en tryckklocka 13 och tryckklockan kontrolleras av gastrycket i tryckboxen 8.

Huvuddelen av avgaserna avges till avgasröret 6 genom turbon 4. Avgasröret 6 försett med ljuddämpare7. lnsugningsluften levereras från turbon med förhöjt tryck till intercoolern 5 via ett tryckrör 14 därefter till tryckboxen 8, som i sin tur är anslutet till motorns förgasare 9.

Motorn med turbo enligt känd teknik är därtill försedd med en wastegate 10 med ett dumprör 11 anslutet till turbons inlopp som kan släppa gas direkt till avgasröret via ett utloppsrör 12.

Huruvida wastegaten släpper igenom gas eller ej styrs av en tryckklocka 13 och tryckklockan kontrolleras av gastrycket i tryckboxen 8.

Turbon inkopplat till motorn på gängse sätt fungerar utmärkt för exempelvis fyrtaktsmotorer, men har visat sig vara mycket olämpligt för tvàtaktsmotorer som exempelvis de som har används på snöskotrar. Tvåtaktsmotorer med turbo enligt gängse teknik tenderar däremot att fungera illa eller haverera efter mycket kort tid efter uppstart. Med justeringar av stingerrörets tvärsnittsarea fungerar lösningen under ett fåtal sekunder vilket endast är applicerbart på exempelvis dragracingmotorer, men detta är inte generellt tillämpbart. 535 726 Beskrivning av föredragna utföringsformer Fig.2 visar en motor med turboaggregat enligt en första utföringsform av uppfinningen. Det som skiljer utföringsformen fràn en motor med turbo enligt känd teknik är hur wastegaten 10 är ansluten med dumpröret 11, där dumpröret är anslutet direkt till expanderkammaren 2, i stället för som enligt känd teknik omedelbart innan turbons inlopp. Dumprörets anslutning till expansionskammaren sitter i figuren ungefärligen mitt på expansionskammaren där denna är som vidast, men kan placeras närmare utloppet från motorn. Dumpröret bör dock anslutas så pass långt från utloppet från motorn att truckfluktuationerna vid utloppet har avklingat tillräckligt och expansionskammarens tvärsnittsarea vidgats tillräckligt frán inloppets tvärsnittsarea. Med en expansionskammare av längd L bör dumpröret anslutas inom 70 % av längden L fràn expansionskammarens inlopp och företrädesvis inom 50 % av längden.

Alternativt kan expansionskammaren med en maximal tvärsnittsarea på A kan dumpröret anslutas där tvärsnittsarean sjunkit till 70 % av A eller närmare inloppet till expansionskammaren. Företrädesvis bör dumpröret anslutas så nära expansionskammarens inlopp att tvärsnittsarean där är A eller stigit till högst 70 % av A.

Med dumpröret anordnat enligt den första utförningsformen fås även tvåtaktsmotorer med turboaggregat till att fungera avsevärt bättre än enligt känd teknik. Dumpröret och wastegatens utloppsrör 12 fungerar här som en extra stingerpipa och reducerar tryckdifferensen mellan laddtrycket på motorns insugssida och motorns avgastryck.

Fig. 3 visar en motor med turboaggregat enligt en andra utföringsform av uppfinningen där dumpröret till wastegaten är ansluten ungefärligen mitt på expansionskammaren på samma sätt som iden första utföringsformen. Det som särskiljer den andra utföringsformen är att den är försedd med en pneumatisk ventil 14 som styr varifrån styrtrycket till styrklockan 13 på wastegaten tas. Ventilen är anordnad att kunna ansluta styrklockan endera till tryckboxen 8 eller altemativt till avgasutloppet 15 från motorn eller expansionskammarens inlopp. Den pneumatiska ventilen 14 styrs elektroniskt eller på annat sätt så att under ett initialt skede är styrklockan ansluten till tryckboxen, men därefter ansluts den till avgasutloppet från motorn eller expansionskammarens inlopp. Tester har visat att styrklockan bör anslutas till tryckboxen de första 3-5 sekunderna och därefter byta. Övergången mellan avgasutloppet från motorn och expansionskammarens inlopp är flytande och betecknas för övrigt i texten endas med avgasutloppet från motorn.

Den andra utföringsformen ger en initialt mycket hög acceleration. I båda visade utföringsformer ansluts tryckklockan till trycksatt gas på endera tryckboxen 8 eller avgasutloppet från motorn, men alternativt kan systemet styras elektroniskt med trycksensorer placerade på dessa ställen. Figurerna visar förgasarmotorer, men motsvarande lösning kan naturligtvis appliceras på andra typer av motorer. Tryckboxen 8 i beskrivningen kan naturligtvis ersättas av vilket annat ekvivalent element som helst och beteckningen tryckbox avser genomgående vilket sådant element som helst. Wastegaten i beskrivningen kan naturligtvis ersättas av vilket annat styrbart ventilliknande element som helst och beteckningen wastegate avser genomgående vilket sådant element som helst.

Claims

1. 535 726 H KRAV 1) En tvátaktsmotor (1) med turbo, där minst en motorcylinder är ansluten till inloppet på en expansionskammare (2) av längd L och med en största tvärsnittsarea A och expansionskammaren är ansluten till turbons inlopp, vidare omfattande en wastegate (10) med ett dumprör (1 1) som är anordnad att kunna avleda gas till ett avgasrör (6), kännetecknad av att wastegaten (10) är ansluten till dumpröret (11), där dumpröret (11) är anslutet direkt till expansionskammaren (2).

2. ) En tvátaktsmotor (1) med turbo enligt krav 1, kännetecknad av att dumpröret (11) är anslutet till expansionskammaren (2) någonstans mellan expansionskammarens inlopp och där expansionkammarens tvärsnittsarea krympt från A till huvudsakligen 70% av A.

3. ) En tvátaktsmotor (1) med turbo enligt krav 1, kännetecknad av att dumpröret ( 11) är anslutet till expansionskammaren (2) någonstans mellan expansionskammarens inlopp och där expansionskammarens tvärsnittsarea är A.

4. ) En tvátaktsmotor (1) med turbo enligt krav 1, kännetecknad av att dumpröret (11) är anslutet till expansionskammaren (2) någonstans mellan expansionskammarens inlopp och där expansionkammarens tvärsnittsarea ökat tills den huvudsakligen är 70% av A.

5. En tvátaktsmotor (1) med turbo enligt krav 1, kännetecknad av att dumpröret (11) är anslutet till expansionskammaren (2) någonstans mellan expansionskammarens inlopp och upp till 70% av L från inloppet.

6. En tvátaktsmotor (1) med turbo enligt krav 5, kännetecknad av att dumpröret (11) är anslutet till expansionskammaren (2) någonstans mellan expansionskammarens inlopp och upp till 50% av L fràn inloppet.

7. En tvátaktsmotor (1) med turbo enligt något av ovanstående krav, kännetecknad av att gas från en intercooler (5) leds via tryckröret (14) därefter till en tryckbox (8) som i sin tur är ansluten till motorns förgasare (9). Wastegaten (10) styrs endera av gasttrycket pá tvåtaktsmotorns utlopp (15) eller av gastrycket i tryckboxen (8) 8 En tvátaktsmotor (1) med turbo enligt krav 7, kännetecknad av att wastegaten (10) under en första tidsperiod styrs av gastrycket i tryckboxen (8) följt av en andra tidsperiod då wastegaten (10) styrs av gastrycket pà tvåtaktsmotorns utlopp (15). 9 En tvátaktsmotor (1) med turbo enligt krav 8, kännetecknad av att den första tidsperioden är högst 5 sekunder. 10 En tvátaktsmotor (1) med turbo enligt krav 9, kännetecknad av att den första tidsperioden är högst 3 sekunder.